结构系统可靠性分析的统一理论

本文对结构系统可靠性分析问题进行了深入的研究,在全局分枝-约界算法的基础上,建立了结构系统失效模式识别和可靠性分析的统一理论,并探讨了结构系统可靠性分析结果在土木工程领域的可实证性问题.     

非线性施工模拟算法研究

《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)第3. 11. 4条第2款规定:弹塑性分析时,复杂结构应进行施工模拟分析,并以施工全过程完成后的内力作为初始状态。根据该条规定,多数情况下施工模拟成为结构大震弹塑性分析的必要准备工作。为实现施工模拟后的内力与后续地震波作用下的弹塑性内力无缝对接,防止出现地震波作用初期出现结构不平衡所产生的不稳定现象,保证弹塑性分析最终结果的可靠性,提出了一种专用的非线性施工模拟算法,该算法直接采用非线性单元以及材料弹塑性本构关系进行计算,解决了传统线性施工模拟算法存在的问题,并进行了加速处理。     

桅杆结构在模拟风荷载下的非线性动力分析

桅杆结构是一种具有较强几何非线性的结构,风荷载是其主要设计荷载。在对广义脉动风荷载样本模拟的基础上,采用增量形式的非线性有限元模型对桅杆的动力响应进行分析,并进行算例计算,说明提出的方法具有较好的精度。     

火灾下钢结构和组合结构的非线性模拟

近年来Sheffield大学开发了一种计算机程序Vulcan，用来对火灾下组合结构的性能进行三维模拟。本简要叙述了程序的理论基础。1995—1996年在Cardington进行了三个组合框架的抗火试验，各试验中相邻结构所提供的平面内约束程度不同，通过模拟这三个试验来显示受热区域内约束对结构性能的影响。为了阐明薄膜作用的影响及其和边界约束的关系，所有的试验都分别用几何线性以及非线性的板单元进行了分析。为此，首先对引起这种作用的钢筋的性能做了一系列参数研究。很明显，板内的薄膜作用对隔间最终的完整性很重要，并且在模拟火灾下这种类型的结构时应加以考虑。     

混凝土非线性变形的数值模拟

给出了增量型混凝土非线性本构方程，对内蕴时间考虑了混凝土偏量对体量的耦合作用，并计及了变形的不可恢复累积量。在此基础上给出了数值积分结果，根据混凝土损伤的指数模型，对混凝土变形非线性，应变软化以及复杂应力路径下的响应特性进行了对比计算，并预言了剪胀效应。     

钢-混凝土组合梁的简化非线性模拟

建立有效的宏观模拟方法,研究钢-混凝土组合梁的非线性性能,考虑了材料非线性和混凝土板与钢梁之间的表面滑移。通过组合梁宏观模拟和试验的对比,分析了这种方法的有效性。对单调正、反弯曲下的4根足尺组合梁进行了试验研究。结果表明:通过宏观模型能获得组合梁的非线性荷载-位移性能的重要特征。宏观模拟方法对简化形式和准确度做了权衡,是进行有限元分析的可行方法。采用数值宏观模型,进行负弯矩下钢-混凝土组合梁的参数研究,包含:混凝土板的受压强度、型钢翼缘和腹板的屈服强度、剪切连接程度。最后,对加载过程中的滑移和其对组合梁性能的影响进行了分析。     

钢筋混凝土结构非线性理论综述

本文主要介绍了目前在国际上钢筋混凝土结构的材料非线性和几何非线性问题的分析步骤和应当解决的问题，提出了对解决这些问题所用的方法和手段，为人们了解和研究钢筋混凝土结构的非线性问题提供了理论指导和参考。     

使用基于模型的积分算法的钢框架非线性时程分析

基于模型的积分算法为新近提出的一类同时具有无条件稳定及显式两种特性的积分算法。为了更加深入地了解该类算法的计算流程及计算效果,使用一种基于模型的积分算法对钢框架进行地震作用下的非线性时程分析。采用基于刚度的纤维梁柱单元来建立钢框架的有限元模型,并采用基于模型的积分算法求解结构运动方程,详细地给出了分析步骤。根据美国规范,设计了一个四层钢框架。利用Matlab/Simulink编制了有限元数值仿真平台,建立了钢框架的有限元模型。同时,使用OpenSees软件建立了相同的结构模型,并采用Newmark常平均加速度法。OpenSees模型的分析结果作为参照。结果表明：在使用基于模型的积分算法时,不需要迭代。此外,即便积分时间步长较大时,基于模型的积分算法依然具有较高的精度。     

随机结构非线性地震反应仿真分析

利用仿真技术分析研究了具有随机本构参数的混凝土框架结构的地震反应 ,提出二重随机模拟的概念 ,建议了一类随机结构非线性随机模拟算法。研究结果表明 :当考虑混凝土本构关系的固有离散性时 ,混凝土结构的地震响应会出现大幅度的随机涨落行为。这种随机涨落对于结构的内力分布具有显著影响 ,进而导致结构塑性铰分布的不可精确预测特征。对于复杂结构的分析 ,应注意混凝土材料本构关系随机性的影响。     

空间桁架结构的非线性追踪分析理论

本文提出了空间桁架结构基于Euler坐标描述的非线性分析方法.几何非线性分析包括考虑结构发生杆端大侧移、杆端大转角下的平衡条件,导出了杆件切线刚度矩阵的显式.材料非线性包括考虑压杆弹塑性失稳前和失稳后的荷载-位移路径.运用本文模型可追踪空间桁架结构外力与位移关系的全过程.     

高效求解结构体系可靠度的新方法

传统的结构体系可靠度分析方法主要依赖于结构失效路径的分枝和约界技术,难以识别主要失效模式且结构体系失效概率计算工作量巨大。为了提高结构体系可靠度计算效率,以β-约界法和联合失效概率分枝约界法为基础,提出了一种快速求解结构体系可靠度分析方法。首先利用结构分析原理,推导出结构单元的安全余量函数并求出其对应的失效概率,拆除失效概率最大值对应的杆件并施以虚拟力形成新的结构,然后再对新的结构重新分析。循环上述步骤,直至结构形成机构为止,并利用构件的失效概率计算结构体系可靠度。算例对比研究表明,该方法计算过程简单、计算精度较高,可以获得结构的失效路径,适合于大型结构的体系可靠度计算。     

国外结构可靠性理论的应用与发展

20世纪 70年代 ,结构可靠性理论有了长足发展 ,许多国家开始研究在结构设计规范中的应用 ,特别是国际标准ISO 2 3 94的颁布和欧洲规范由试行规范逐步转变为正式规范 ,使结构可靠性理论的应用进入一个新的时期。本文根据大量的文献资料 ,从涉及结构可靠性的国际机构、国外规范中可靠性理论的应用、与可靠性有关的其他领域的研究及结构可靠度培训和教育四个方面论述了国外结构可靠性理论的应用和发展     

结构系统可靠度分析方法及其实现

结构系统的功能函数通常不能明确表达,在对这类问题进行可靠度分析时常采用响应面法或蒙特卡洛方法。介绍了两种方法的基本思想,给出了响应面法的求解步骤,着重分析了蒙特卡洛法的重要抽样方法。结合结构力学求解器(SM solver),用介绍的两种方法对两个例子进行了分析计算,并与用JC法计算得到的结果进行了对比分析,表明结果可以信赖,附录中给出了Matlab源程序。     

基于悬索结构的体系可靠度方法研究

在悬索结构构件可靠度的基础上,以可靠度指标为失效模式识别的约界依据,通过对体系可靠度主要失效模式识别的3种计算方法的比较分析,生成较为精简的失效树,计算分析悬索结构的体系可靠度.分析表明:修正的β约界法在保证计算结果正确性的前提下,可以较大程度地精简失效树;悬索结构包含两个失效阶段的体系可靠度比包含一个失效阶段的体系可...     

遗传算法和人工神经网络在斜拉桥可靠度分析中的应用

将遗传算法(GAs)和人工神经网络(ANN)这一类智能方法引入斜拉桥可靠度分析领域,分别对斜拉桥主梁和索塔在多种失效模式下的可靠度进行计算和分析.实例数值结果表明,遗传算法和人工神经网络为结构可靠度研究提供了新的有效的思路和手段.     

混凝土强度预测和模拟的智能化方法

早期获得混凝土28d抗压强度值,对于提高工程质量和加快施工进度具有十分重要的意义。本文在国内外早期推定混凝土强度方法的基础上,提出一种基于人工智能的新的预测办法,建立了多层前馈神经网络模型,实现了从新拌混凝土的组份及其特性到硬化后混凝土强度之间的复杂的非线性映射。通过对大量试验数据的学习,智能系统可以早期预测混凝土28d抗压强度。此外,本文还应用该智能系统模拟分析混凝土成份的质和量的变化对其抗压强度的影响,得到的结果符合已知的混凝土强度变化的某些规律,表明系统具有较高的精度和较强的泛化能力。     

爆炸冲击震动下隔震系统设计的可靠性

爆炸冲击震动下隔震系统的可靠性问题,是一个关系到人员安全和仪器设备正常工作的重要问题,目前,尚未见到这方面的研究成果.本文在一定的简化下建立了线性隔震系统的可靠性分析方法,并进行了数值计算.分析表明,照搬文献[2]的加速度容许值标准设计的爆炸冲击震动线性隔震系统,其可靠性是相当差的.提高隔震系统可靠性在于合理选择系统的自振频率.     

施工期钢筋混凝土结构可靠性研究

考虑混凝土结构和模板支撑体系的主要失效模式,提出施工期混凝土结构可靠度分析方法。利用施工现场调研统计资料和试验数据,研究钢筋混凝土结构和模板支撑体系在施工过程中的抗力和荷载的概率模型,计算出不同支模方案对应的施工期钢筋混凝土结构体系可靠度,并分析施工活荷载统计参数对模板支撑体系可靠度的影响。     

系统可靠性的连续分析方法

将概率计算、递推公式和数值分析相结合的结构连续变更方法用于刚架结构的可靠性分析,实现了结构内力和极限状态函数的连续生成,计算了结构总体失效概率。简化了繁琐的总刚运算,避免了结构重分析,为结构退化为机构提供了新的判断依据。加快了系统失效模式的搜索速度,并进一步提高了结构系统的可靠性分析时效,为结构系统可靠性分析理论的发展提供了新思路。